化学平衡（知識）の問題
ピストン付きの容器の中で、次の可逆反応が平衡状態にある。物質はすべて気体である。
温度と全圧を一定に保ったまま、この反応に関係しないアルゴン を容器に加えた。新しい平衡状態になったとき、加える前に比べて物質量が増加している物質は、 と のどちらか。化学式で答えよ。ただし、気体はすべて理想気体とみなす。
この問題で使うもの
- 反応に関係しない気体の追加（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（18 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
反応に関係しない気体を加えたときの平衡の移動（ルシャトリエの原理の応用）を使います。
ヒント 2
全圧一定で貴ガスを加えると体積が大きくなり、反応に関係する気体の分圧が下がります。これは圧力を下げたのと同じです。
ヒント 3
圧力が下がると、気体分子の総数が増える向きに平衡が移動します。左辺と右辺の気体分子の数を比べましょう。
答えと解説
答えを見る
NO₂
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解説を読む
使う知識: 反応に関係しない気体（貴ガス）を加えたときの平衡の移動と、ルシャトリエの原理。
手順 1 全圧一定でアルゴンを加えると何が変わるか: 全圧を一定に保ったままアルゴンを加えると、気体全体の物質量が増えるので、ピストンが動いて容器の体積が大きくなる。全圧は変わらないが、その一部をアルゴンの分圧が占めるようになるので、 と の分圧の和は小さくなる。つまり、反応に関係する気体にとっては、体積を大きくして圧力を下げたのと同じことになる。
手順 2 平衡が移動する向き: ルシャトリエの原理により、反応に関係する気体の圧力が下がると、その変化をやわらげる向き、つまり気体分子の総数が増える向きに平衡が移動する。左辺の気体分子は 、右辺は なので、気体分子が増えるのは右向きである。
手順 3 結論: 平衡は右（ が生成する向き）に移動するので、物質量が増加するのは である。
参考（体積一定の場合との違い）: 体積を一定に保ったままアルゴンを加えた場合は、全圧は上がるが と の分圧（濃度）は変わらないので、平衡は移動しない。「全圧一定」か「体積一定」かで結果が変わることに注意する。
別解
全圧一定で Ar を加えると容器の体積が増え、N2O4 と NO2 の分圧（濃度）がともに小さくなる。これは反応に関係する気体の圧力を下げたのと同じで、平衡は気体の総物質量が増える向き、すなわち右向き（N2O4 → 2NO2）に移動する。よって物質量が増加するのは NO2、減少するのは N2O4 である。